Голосовые помощники: ученые проверят здоровье городских птиц по их пению
Российские ученые разработали акустическую методику мониторинга самочувствия городских птиц по анализу их пения. Специалисты предложили рассчитывать специальный индекс, который объективно оценит, как они приспосабливаются к условиям мегаполиса. Число отражает соотношение антропогенных шумов и звуков, издаваемых пернатыми, и может принимать значения от +1 до –1. Чем активнее особи, тем оно выше. По словам исследователей, в будущем сеть звуковых датчиков по всему городу могла бы дать специалистам ценную информацию о популяции птиц. По мнению экспертов, методика может быть очень полезна, однако только в сочетании с классическими методами орнитологов.
Как изучают птиц
Специалисты РУДН разработали акустический метод мониторинга популяции птиц в условиях города с помощью анализа их пения. Технология позволяет объективно оценивать самочувствие популяции и определять конкретные виды в ней.
На первом этапе ученые изучили, как в мегаполисе изменяется суточная активность птиц. Это важный показатель, который отражает, насколько звуковая и световая нагрузка от деятельности человека воздействует на их природные биоритмы.
Дрозд-рябинник
— Мы предложили два индекса, чтобы оценивать суточные изменения активности птиц. Это очень важный параметр. Хорошо известно, что у них два пика активности — один перед восходом солнца, а другой перед заходом. В городе это часто меняется из-за искусственного освещения и шума. В результате может меняться срок гнездования, время охоты у насекомоядных и т. д. Всё это им сильно мешает. Если заметных изменений нет, то ситуация не требует внимания, а если мы видим сильные отклонения, нужно, например, изменить режим ночного освещения или снизить его интенсивность, — сказал автор исследования, стажер-исследователь научного центра «Смарт технологии устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений» РУДН Александр Левик.
Эксперимент проводили на территории кампуса РУДН весной 2023 года. Специалисты установили диктофон в небольшой зеленой зоне в 110 м от шоссе. Запись включалась на 5 минут каждый час. Затем авторы рассчитали акустические индексы — BI и NDSI. Первый рассчитывается как интегральная величина по всем частотам, которые были громче определенного минимума. Второй — нормализованный индекс разницы звукового ландшафта — определяется как соотношение между акустическим сигналом от животных и человека к их сумме.
Зяблик в Алешкинском лесопарке
— Первый индекс характеризует общую интенсивность звуков в пределах от 2 до 8 килогерц — это диапазон, в котором в основном поют птицы. Для второго рассчитается интенсивность пения — от 2 до 8 кГц. Затем звуки от 0 до 2 кГц — это антропогенные шумы. Из звуков живой природы вычитаем антропогенные и делим на их сумму. В результате получается число, которое может принимать значение от –1 до +1. Это индекс, пригодный для характеристики антропогенной нагрузки, то есть насколько зона освоена человеком и насколько в ней нарушена природа, — сказал Александр Левик.
Всего экологи сделали 414 записей общей длительностью в 34,5 часа. Авторы определили 27 типов звуков — 24 из них было животного происхождения, из которых 23 относились к птицам. Среднее значение нормализованного индекса разницы звукового ландшафта на территории РУДН колеблется около нуля, что говорит о том, что птицы чувствуют себя неплохо.
— Мы зафиксировали типичные для городской среды виды. Это черный дрозд и рябинник. Много поет большая синица, активен зяблик. А из более редких видов — зеленушка и два вида славки, которые гнездятся в большом зеленом массиве. Этот набор видов типичен для городских парков. Выводов о численности птиц в масштабах города мы пока сделать не можем, так как мониторинг ведется только на территории кампуса РУДН. Но потенциально мы могли бы оценивать видовое разнообразие в онлайн-режиме, — сказал Александр Левик.
Чем полезны птицы в парках
На основе полученных данных, специалисты составили звуковую карту кампуса РУДН. На следующем этапе они планируют подключить социологов, чтобы определить, какие значения индексов наиболее комфортны для человека.
Специалисты рассматривают исследование на территории РУДН как пилотный проект, масштабы которого будут расширяться. В будущем результаты экспериментов можно будет применять для проектирования зеленых зон, хорошо подходящих для проживания птиц и комфортных для человека. Создание разветвленной сети звуковых датчиков в масштабах всего города позволит оценивать состояние звуковой среды и популяции птиц. Ученые смогут извлечь множество ценных сведений из этих данных. Например, как те или иные городские проекты влияют на популяции диких животных, живущих в нем.
Большая синица
— Городские птицы — необходимая часть экосистемы. Их количество очень важно для поддержания численности насекомых. Так как животных часто кормят горожане, то их биоритм изменяется в зависимости от биоритмов людей, что искажает их естественное поведение и делает их зависимыми от человека. Поэтому очень важно следить за их активностью. Использование современных методов изучения птиц может дать множество новых данных, о которых мы ранее не подозревали, — сказал координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк.
Предложенная методика оценки активности птиц может дать много ценной информации орнитологам, считает председатель екатеринбургского отделения Союза охраны птиц России Александра Хлопотова. Однако использование этого подхода для оценки биоразнообразия не даст исчерпывающих результатов, так как многие виды в городе могут не попадать в ту зону, где записывается аудио. Эту проблему можно было бы решить за счет увеличения площади покрытия.
— Многие виды редко проявляют себя акустически и могут просто не попасть на диктофон. А у хищников такая активность сконцентрирована около гнезда, поэтому важно удачно попасть туда микрофоном. Методика будет полезна, но только в комплексе с классическим орнитологическим учетом, чтобы регистрировать птиц визуально,— сказала Александра Хлопотова.
Кроме звуковой активности орнитолог учитывает при подсчете и особенности вида, как он гнездится, есть ли у него птенцы или они уже вылетели. Однако числовые индексы могут очень помочь в этой работе, но нужно их рассчитать не только для города, но и для различных территориях с меньшей или большей застройкой. Это позволит понять, насколько хорошо они отражают действительность, уверена специалист.
